在旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)密封中,一般采用油封和機(jī)械密封。但是油封的應(yīng)用壓力較低,與O型圈密封相比過(guò)大復(fù)雜,工藝性差。雖然機(jī)器密封可用于高壓(40MPa)、高速(50m/s)而高溫(400℃),但結(jié)構(gòu)更為復(fù)雜、巨大、成本高,只針對(duì)一些具有石油、化工等功效的重型機(jī)械設(shè)備。
O型圈密封用于旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)密封的主要問(wèn)題是焦耳熱效應(yīng)。焦耳熱效應(yīng)使高速旋轉(zhuǎn)軸與O型圈接觸處產(chǎn)生摩擦熱,產(chǎn)生熱量,使這些接觸部位的溫度不斷升高,塑料材料在加熱時(shí)嚴(yán)重變形,壓縮量和伸長(zhǎng)量發(fā)生變化。加熱還加速了密封材料的老化,減少了O型圈的使用壽命;破壞密封油膜,造成斷油,加速密封損壞。
基于上述情況,近年來(lái)國(guó)內(nèi)外O形圈對(duì)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)進(jìn)行了廣泛的深入研究。為了避免焦耳熱效應(yīng),關(guān)鍵是根據(jù)橡膠的特性準(zhǔn)確選擇設(shè)計(jì)O形圈的結(jié)構(gòu)參數(shù),通常是O形圈密封件的拉伸量和壓縮率。根據(jù)試驗(yàn),旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的O形圈設(shè)計(jì)為內(nèi)徑與旋轉(zhuǎn)軸直徑相同或略大,一般為3~5%。使用O形圈密封時(shí),從內(nèi)軸向內(nèi)壓縮,斷面壓縮小,一般約5%。此外,盡量使用受熱量影響較小的密封材料,充分考慮O形圈安裝處的散熱問(wèn)題。這大大改變了O形密封圈的工作條件,可用于高速4m/s旋轉(zhuǎn)軸的密封。
近年來(lái),出現(xiàn)了耐熱氟橡膠密封圈和耐磨聚氨酯硅膠密封圈。同時(shí),我們對(duì)橡膠元件的焦耳熱效用有了更深入的了解。針對(duì)這一問(wèn)題,我們研究了解決方案,設(shè)計(jì)了新的O型圈密封結(jié)構(gòu),使O型圈密封件能夠更好地應(yīng)用于高速高壓旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。
O型密封環(huán)由于體積小、結(jié)構(gòu)緊湊、成本低、工藝性能好、應(yīng)用范圍廣,在旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)密封結(jié)構(gòu)中得到廣泛推廣。